目前,常用的壳管式蒸发器通常是底座固定在地上,管路中通冷却介质,冷却介质从壳管的一端进入,和管路中的水换热后,从壳管式蒸发器的另一端流出。由于存在重力等原因,导致冷却介质进入壳管后,不能均匀的分布在壳管中,靠近冷却介质进口以及贴近地面处的位置冷却介质偏多,而远离冷却介质进口和远离冷却介质出口的位置冷却介质偏少,因此容易存在换热不均匀的问题。本技术提供了一种壳管蒸发器,能够解决现有技术中在冷却过程中换热不均匀的问题。本技术提供了一种壳管蒸发器,包括:喷淋管组件和冷却管;其中:使冷却介质能够均匀的分布在所述冷却管中的所述喷淋管组件,安装在所述冷却管上。
换热器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于壳管式蒸发器表面上。此外,如同水垢一样,当壳管式蒸发器的工作条件适合溶液析出晶体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。
换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压力降得范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。本项目选用目前应用广泛的壳管式蒸发器。壳管式蒸发器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质.流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过 70C;壁温相差50~70C。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面,本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
一、换热器的日常维护:日常操作应特别注意防止温度、压力的波动,首先应保证压力稳定,绝不允许超压运行。二、换热器的清洗:换热设备经长时间运转后,由于介质的腐蚀、冲蚀、积垢、结焦等原因,使壳管式蒸发器管子内外表面都有不同程度的结垢,甚至堵塞。所以在停工检修时必须进行彻底清洗,常用的清洗(扫)壳管式蒸发器方法有风扫、水洗、汽扫、化学洗清和机械清洗等。但这种传统的清洗方式如机械方法(刮、刷)、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题:不能彻底清除水垢等沉积物,酸液对设备造成腐蚀形成漏洞,残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀,最终导致更换设备,此外,清洗废液有毒,需要大量资金进行废水处理。但采用高效、环保、安全、无腐蚀,可生物降解的环保清洗剂,清洗效果较好。
满液式蒸发的基本方式是蒸发器内的内外强化传热管浸没在制冷剂液体中,制冷剂吸收管内水的热量后蒸发,它所进行的是一种池沸腾换热。工业工业常被设计成在运行时有1~3排管子露在液面以上,以防止液滴带出,液体沸腾时这几排管子会被蒸气带上来的液体润湿,仍能起传热管的作用。降膜式壳管式蒸发器的基本方式是制冷剂通过设计在满液式蒸发器顶部的分配器被均匀分配喷淋到蒸发器内的内外传热管上,吸收管内的热量蒸发。相对满液式蒸发器而言,降膜式蒸发具有如下显著优点。①提高换热性能:降膜式蒸发器具有极好的换热性能,特别是在部分负载情况下。主要表现在两方面:一方面充分利用了所有高效传热管的换热面积;另一方面在蒸发压力较低时,满液式蒸发器中液体的静液柱使底部饱和蒸发温度升高(局部饱和压力升高导致饱和温度升高),传热温差减小,导致传热性能下降,降膜式蒸发则不存在这种情况。
随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。壳管式蒸发器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。据统计,在现代化学工业中所用壳管式蒸发器的投资大约占设备总投资的30%在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。因此,研究换热设备有着相当重要的意义。
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